一种发光二极管外延生长方法及发光二极管与流程

技术特征：

1.一种发光二极管外延生长方法，其特征在于，包括：处理蓝宝石衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长MgInN/ZnGaN超晶格层、生长In_xGa_(1-x)N/GaN发光层、生长P型AlGaN层、生长掺镁的P型GaN层、降温冷却得到发光二极管；其中，

生长MgInN/ZnGaN超晶格层，进一步包括：

在反应腔压力为500-750mbar、温度为950-1000℃，通入流量为50000-55000sccm的NH₃、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn、900-1000sccm的Cp₂Mg及1000sccm-1500sccm的二甲基锌DMZn生长MgInN/ZnGaN超晶格层：

在反应腔压力为500-750mbar、温度为950-1000℃，通入流量为50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg，生长厚度为8-20nm的MgInN层，其中，In掺杂浓度为3E19-4E19atom/cm³，Mg掺杂浓度为1E19-1E20atom/cm³；

在反应腔压力为500-750mbar、温度为950-1000℃，通入流量为50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、50-70sccm的TMGa及1000sccm-1500sccm的二甲基锌生长厚度为12-25nm的ZnGaN层，其中，Zn掺杂浓度为1E18-5E18atom/cm³；

周期性交替生长所述MgInN层和所述ZnGaN层得到MgInN/ZnGaN超晶格层，其中，生长周期为10-25；

降温冷却得到发光二极管，进一步包括：

降温至650-680℃后保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统随炉冷却得到发光二极管。

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，处理蓝宝石衬底，进一步为：

在1000-1100℃的氢气气氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反应腔压力为100-300mbar的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟。

3.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，生长低温缓冲层GaN，进一步为：

在温度为500-600℃、反应腔压力为300-600mbar、通入流量为10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H₂的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长厚度为20-40nm的低温缓冲层GaN。

4.根据权利要求3所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，进一步包括：

升高温度至1000-1100℃，保持反应腔压力为300-600mbar，通入流量为30000-40000sccm的NH₃及100L/min-130L/min的H₂的条件下，保持温度稳定持续300-500秒，将所述低温缓冲层GaN腐蚀成不规则的岛状。

5.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，生长不掺杂GaN层，进一步为：

在温度为1000-1200℃、反应腔压力为300-600mbar、通入流量为30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂的条件下，持续生长厚度为2-4μm的不掺杂GaN层。

6.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，生长掺杂Si的N型GaN层，进一步为：

在反应腔压力为300-600mbar、温度为1000-1200℃、通入流量为30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及20-50sccm的SiH₄的条件下，持续生长厚度为3-4μm的掺杂Si的N型GaN层，其中，Si掺杂浓度为5E18-1E19atom/cm³。

7.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，生长In_xGa_(1-x)N/GaN发光层，进一步为：

在反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃、通入流量为50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂的条件下，生长厚度为2.5-3.5nm的掺杂In的In_xGa_(1-x)N层(x＝0.20-0.25)，发光波长450-455nm；

升高温度至750-850℃，在反应腔压力为300-400mbar、通入流量为50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂的条件下，生长厚度为8-15nm的GaN层；

周期性交替生长所述In_xGa_(1-x)N层和GaN层得到In_xGa_(1-x)N/GaN发光层，其中，生长周期数为7-15个。

8.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，生长P型AlGaN层，进一步为：

在反应腔压力为200-400mbar、温度为900-950℃、通入流量为50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl及1000-1300sccm的Cp₂Mg的条件下，持续生长厚度为50-100nm的P型AlGaN层，其中，Al掺杂浓度为1E20-3E20atom/cm³，Mg掺杂浓度为1E19-1E20atom/cm³。

9.根据权利要求1所述的发光二极管外延生长方法，其特征在于，生长掺镁的P型GaN层，进一步为：

在反应腔压力为400-900mbar、温度为950-1000℃、通入流量为50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及1000-3000sccm的Cp₂Mg的条件下，持续生长厚度为50-200nm的掺镁的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度为1E19-1E20atom/cm³。

10.一种发光二极管，其特征在于，由下至上依次包括：蓝宝石衬底、低温缓冲层GaN、不掺杂GaN层、掺杂Si的N型GaN层、MgInN/ZnGaN超晶格层、In_xGa_(1-x)N/GaN发光层、P型AlGaN层及掺镁的P型GaN层；其中，所述MgInN/ZnGaN超晶格层由如下步骤制得：

在反应腔压力为500-750mbar、温度为950-1000℃，通入流量为50000-55000sccm的NH₃、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn、900-1000sccm的Cp₂Mg及1000sccm-1500sccm的二甲基锌生长MgInN/ZnGaN超晶格层：

在反应腔压力为500-750mbar、温度为950-1000℃，通入流量为50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、1200-1400sccm的TMIn及900-1000sccm的Cp₂Mg，生长厚度为8-20nm的MgInN层，其中，In掺杂浓度为3E19-4E19atom/cm³，Mg掺杂浓度为1E19-1E20atom/cm³；

在反应腔压力为500-750mbar、温度为950-1000℃，通入流量为50000-55000sccm的NH₃、90-110L/min的H₂、50-70sccm的TMGa及1000sccm-1500sccm的二甲基锌生长厚度为12-25nm的ZnGaN层，其中，Zn掺杂浓度为1E18-5E18atom/cm³；

周期性交替生长所述MgInN层和所述ZnGaN层得到MgInN/ZnGaN超晶格层，其中，生长周期为10-25。